ES2381657T3

ES2381657T3 - Multicell device for energy conversion

Info

Publication number: ES2381657T3
Application number: ES01938332T
Authority: ES
Inventors: Guillaume Gateau; Thierry Antoine Meynard; Henri Simon Jacques Foch
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-05-23
Also published as: HK1054127A1; CA2409937C; FR2809548A1; JP4643117B2; AU2001264019A1; CA2409937A1; JP2004501597A; EP1287609B1; FR2809548B1; US6958924B2; EP1287609A2; ATE543246T1; US20040032757A1; WO2001093412A2; WO2001093412A3

Abstract

A device converting electric power between a voltage source and a current source, comprising several stages ( 8 i) of switching cells ( 10 i,k) comprising each two switches ( 12 i,k , 14 i,k), capacitors ( 20 i,k) associated with the cells ( 10 i,k) arranged in a row ( 18 k) increasing from current source ( 4 ), control devices ( 16 i,k) each connected to a cell ( 10 i,k) and elements for monitoring the control devices ( 16 i,k) . The stages ( 8 i) define two end groups and at least an intermediate group of switches, the two end groups comprising switches of each cell belonging respectively to the first and last stage connected in series, the intermediate group comprising pairs of switches ( 12 i,k , 14 i-1,k) of cells belonging to two neighbouring stages connected in series. Furthermore, the capacitors ( 20 i,k , 20 n,k) of a common row ( 18 k) are transversely connected in series between the two end groups.

Description

Dispositivo de multicelda para conversión de energía Multicell device for energy conversion

La presente invención se relaciona con un dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica, entre una fuente de tensión continua y una fuente de corriente. The present invention relates to a reversible electric energy conversion device, between a direct voltage source and a current source.

Más particularmente la invención se relaciona con un tal dispositivo que comprende de una parte celdas de conmutación que comprenden cada una dos interruptores, estando cada uno constituido por sí mismo de al menos un componente que forma un interruptor, de otra parte condensadores asociados a las celdas de conmutación y adaptados para mantener entre los bornes homólogos de los dos interruptores de cada celda una tensión de carga igual a una fracción de la tensión de la fuente de tensión, creciente en función de su rango a partir de la fuente de corriente y los bornes homólogos de los interruptores situados en el extremo del dispositivo próximo de la fuente de corriente siendo "cortocircuitable", además de los dispositivos de control conectados cada uno con una celda de conmutación y adaptados para controlar las conmutaciones de los dos interruptores de la celda asegurando etapas opuestas, así como medios de pilotaje de los dispositivos de control adaptados para el suministro de una señal de referencia adaptada con la conversión deseada. More particularly, the invention relates to such a device comprising on one part switching cells each comprising two switches, each being constituted by itself of at least one component forming a switch, on the other hand capacitors associated with the cells switching and adapted to maintain a load voltage equal to a fraction of the voltage of the voltage source between the homologous terminals of the two switches of each cell, increasing as a function of its range from the current source and the terminals counterparts of the switches located at the end of the device near the current source being "short-circuitable", in addition to the control devices each connected to a switching cell and adapted to control the switching of the two switches in the cell ensuring stages opposite, as well as piloting means of control devices adapted for sumi Input of a reference signal adapted with the desired conversion.

Un tal dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica se describe en la patente europea publicada bajo el número EP 0 555 432. Such a reversible electric energy conversion device is described in the European patent published under the number EP 0 555 432.

Comprende N celdas de conmutación, siento N un entero cualquiera superior o igual a 2. Cada celda está compuesta por dos interruptores que son controlados para presentar estados complementarios en cualquier instante. Los N interruptores de las N celdas están conectados en serie y constituyen una primera serie del dispositivo, estando conectados los N otro interruptores en serie, formando una segunda serie del dispositivo. It comprises N switching cells, I feel N any integer greater than or equal to 2. Each cell is composed of two switches that are controlled to present complementary states at any moment. The N switches of the N cells are connected in series and constitute a first series of the device, the N other switches being connected in series, forming a second series of the device.

Las dos series de interruptores están interconectadas, de una parte, por un extremo común, con una fuente de corriente, y de otra parte, por sus extremos opuestos, a los bornes de una fuente de tensión. The two series of switches are interconnected, on the one hand, by a common end, with a current source, and on the other hand, at their opposite ends, to the terminals of a voltage source.

A cada celda de conmutación se asocia un condensador que está conectado entre los bornes simétricos de los dos interruptores de la celda concerniente. La celda más próxima de la fuente de tensión puede estar asociada con un condensador específico bajo la hipótesis de que la fuente de tensión no es una fuente perfecta, con el objetivo de compensar estas imperfecciones. To each switching cell is associated a capacitor that is connected between the symmetrical terminals of the two switches of the cell concerned. The nearest cell of the voltage source may be associated with a specific capacitor under the hypothesis that the voltage source is not a perfect source, with the aim of compensating for these imperfections.

En el caso contrario, la fuente de tensión perfecta, juega el papel de condensador con respecto al de esta celda. In the opposite case, the perfect voltage source plays the role of condenser with respect to that of this cell.

Cada condensador tiene por función mantener en sus bornes una tensión, llamada tensión de carga del condensador. Each capacitor has the function of maintaining a voltage on its terminals, called the capacitor's charging voltage.

Una repartición de estas tensiones de cargas Vck proporcional al rango k de cada condensador, Vck= kV/N en donde V es la tensión de los bornes de la fuente de tensión, garantiza para los bornes de los interruptores bloqueados una diferencia de tensión igual a V/N para todos los interruptores bloqueados. Así, cada condensador se escoge para A distribution of these voltages of loads Vck proportional to the range k of each capacitor, Vck = kV / N where V is the voltage of the terminals of the voltage source, guarantees for the terminals of the blocked switches a voltage difference equal to V / N for all blocked switches. Thus, each capacitor is chosen to

presentar un contenido en tensión en función creciente de su rango, superior al valor kV/N. present a voltage content based on increasing range, higher than the kV / N value.

Por otro lado, los programas de control pueden ser sincronizados de manera que la ondulación de la tensión de salida al dispositivo presenta una amplitud igual a V/N y una frecuencia igual a NF, en donde F es la frecuencia de conmutación de los interruptores de las celdas de conmutación. Esta tensión de salida es la tensión entre el borne de la fuente de On the other hand, the control programs can be synchronized so that the ripple of the output voltage to the device has an amplitude equal to V / N and a frequency equal to NF, where F is the switching frequency of the circuit breakers. Switching cells This output voltage is the voltage between the terminal of the source of

tensión situada en el potencial más bajo y el borne de la fuente de corriente conectado al dispositivo de conversión. voltage located at the lowest potential and the terminal of the current source connected to the conversion device.

Sin embargo, se asiste hoy al desarrollo de dispositivos de conversión de energía eléctrica de fuerte potencia, para niveles de tensión de la fuente de tensión más y más elevadas. El aumento de esta tensión implica indirectamente un aumento del tamaño de los condensadores del dispositivo, debiendo estos soportar fracciones de esta tensión de cada vez más importantes. Así hoy, más allá de 6 kV el precio y el volumen del dispositivo tienden a convertirse en prohibitivos. However, today the development of strong power conversion devices for higher and higher voltage source voltage levels is being assisted. The increase in this voltage indirectly implies an increase in the size of the capacitors of the device, and these must bear increasingly important fractions of this voltage. Thus today, beyond 6 kV the price and volume of the device tend to become prohibitive.

La invención apunta a remediar los inconvenientes del dispositivo clásico descrito precedentemente creando un dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica capaz de extender el campo de utilización de los dispositivos de conversión de potencia fuerte hacia niveles de tensión más y más elevados, permitiendo una reducción importante de su volumen y conservando las propiedades del convertidor descritas en la publicación número EP 0 555 432, anotadas precedentemente. The invention aims to remedy the disadvantages of the classic device described above by creating a reversible electric energy conversion device capable of extending the field of use of strong power conversion devices to higher and higher voltage levels, allowing a significant reduction of its volume and keeping the converter properties described in publication number EP 0 555 432, noted above.

2 2

La invención tiene por lo tanto por objeto un dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica del tipo precitado, caracterizado porque comprende al menos dos etapas montadas en paralelo que comprenden cada una al menos dos celdas y al menos un condensador, definiendo los dichos estados dos grupos extremos de interruptores y al menos un grupo intermedio de interruptores comunes a dos estados sucesivos, comprendiendo los dos grupos extremos cada uno dos interruptores, conectados en serie, de cada celda que pertenecen respectivamente a la primera y a la segunda etapa, comprendiendo el grupo intermedio pares interruptores, conectados en serie, de celdas que pertenecen a dos etapas vecinas, y porque los condensadores están conectados de manera transversal en serie entre los dos grupos extremos. The subject of the invention is therefore a reversible device for converting electric energy of the aforementioned type, characterized in that it comprises at least two stages mounted in parallel each comprising at least two cells and at least one capacitor, said states defining two groups switch ends and at least one intermediate group of switches common to two successive states, the two end groups each comprising two switches, connected in series, of each cell belonging respectively to the first and second stage, the intermediate group comprising pairs switches, connected in series, of cells belonging to two neighboring stages, and because the capacitors are connected transversely in series between the two end groups.

El dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica según la invención puede además comprender una o varias de las características siguientes: The reversible electric energy conversion device according to the invention may further comprise one or more of the following characteristics:

--: el grupo intermedio comprende interruptores, conectados en serie, de celdas que pertenecen alternativamente a dos etapas vecinas, siendo unidireccionales en tensión los dichos interruptores y bidireccionales en corriente; the intermediate group comprises switches, connected in series, of cells that alternatively belong to two neighboring stages, said switches being unidirectional in tension and bidirectional in current;

--: los dos interruptores de cada uno de los dichos pares están conectados en paralelo y son bidireccionales en tensión y unidireccionales en corriente; the two switches of each of said pairs are connected in parallel and are bidirectional in voltage and unidirectional in current;

--: los componentes que forman los interruptores son todos idénticos y cada interruptor está constituido de componentes conectados en serie cuyo número está en función de la tensión máxima aplicable entre sus bornes; the components that make up the switches are all identical and each switch is made up of components connected in series whose number is a function of the maximum applicable voltage between their terminals;

--: los medios de pilotaje comprenden medios de tratamiento de la señal de referencia para liberar en la salida una pluralidad de signos secundarios de referencia, y medios de transmisión de cada señal secundaria de referencia con todos los dispositivos de control de celda de conmutación de una misma etapa; The pilot means comprise means for processing the reference signal to release a plurality of secondary reference signs at the output, and means for transmitting each secondary reference signal with all switching cell control devices of the same stage ;

--: los medios de tratamiento son adaptados para liberar una pluralidad de signos secundarios de referencia cuya suma de valores en cada instante es proporcional con el valor de la señal de referencia, cada signo secundario de referencia de un estado situado, del lado de la fuente de la tensión, entre dos niveles de potencial dados estando en cada instante del valor superior con el valor de una señal secundaria de referencia de un estado situado, del lado de la fuente de tensión, entre dos niveles de potencial superiores; the treatment means are adapted to release a plurality of secondary reference signs whose sum of values at each moment is proportional to the value of the reference signal, each secondary reference sign of a state located, on the source side of the voltage, between two levels of potential given at each instant of the higher value with the value of a secondary reference signal of a state located, on the side of the voltage source, between two higher levels of potential;

--: el dispositivo comprende dos etapas; The device comprises two stages;

--: la parte del dispositivo situado entre los dos condensadores los más próximos de la fuente de corriente y la fuente de corriente comprende dos componentes que forman interruptores conectados en serie en cada uno de los primero y segundo grupos y dos diodos conectados de una parte en un punto situado entre los dichos dos condensadores y de otra parte en un punto situado entre los dichos dos componentes del primer y último grupos respectivamente; the part of the device located between the two closest capacitors of the current source and the current source comprises two components that form switches connected in series in each of the first and second groups and two diodes connected from one part at a point located between said two capacitors and elsewhere at a point between said two components of the first and last groups respectively;

--: cada estado comprende dos celdas de conmutación; y each state comprises two switching cells; Y

--: cada estado comprende tres celdas de conmutación. Each state comprises three switching cells.

La invención será mejor comprendida con la ayuda de la descripción que viene a continuación, dada únicamente a título de ejemplo y hecha con referencia a los dibujos anexos en los cuales: The invention will be better understood with the help of the description that follows, given by way of example only and made with reference to the attached drawings in which:

--: la figura 1 es un esquema eléctrico de principio de un dispositivo de conversión según la invención en el caso más general, en el cual no está representado ningún conjunto de control; Figure 1 is an electrical scheme of principle of a conversion device according to the invention in the most general case, in which no control assembly is shown;

--: la figura 2 es un esquema eléctrico de principio de un dispositivo de conversión según la invención en el caso en donde comprende dos etapas y dos celdas por etapa, que detallan además un conjunto de control de este dispositivo; Figure 2 is an electrical scheme of principle of a conversion device according to the invention in the case where it comprises two stages and two cells per stage, which further detail a control assembly of this device;

- -: la figura 3 es un esquema eléctrico que detalla un modo de realización de las celdas de conmutación del dispositivo de conversión representado en la figura 2; Figure 3 is an electrical diagram detailing an embodiment of the switching cells of the conversion device depicted in Figure 2;

--: la figura 4 representa el aspecto de las señales de referencia de un conjunto de control del dispositivo de conversión representado en la figura 2; Figure 4 represents the aspect of the reference signals of a control assembly of the conversion device shown in Figure 2;

--: la figura 5 representa el aspecto de las señales en la entrada y en la salida de un primer dispositivo de control del dispositivo de conversión representado en la figura 2; Figure 5 represents the appearance of the signals at the input and output of a first control device of the conversion device represented in Figure 2;

--: la figura 6 representa el aspecto de las señales en la entrada y en la salida de un segundo dispositivo de control del dispositivo de conversión representado en la figura 2; Figure 6 represents the appearance of the signals at the input and output of a second control device of the conversion device shown in Figure 2;

--: la figura 7 representa el aspecto de las señales en la entrada y en la salida de un tercer dispositivo de control del dispositivo de conversión representado en la figura 2; Figure 7 represents the appearance of the signals at the input and output of a third control device of the conversion device shown in Figure 2;

--: la figura 8 representa el aspecto de las señales en la entrada y en la salida de un cuarto dispositivo de control del dispositivo de conversión representado en la figura 2; Figure 8 represents the appearance of the signals at the input and output of a fourth control device of the conversion device shown in Figure 2;

--: la figura 9 representa el aspecto de las corrientes que circulan a través de los dos condensadores del primer y segundo estados respectivos, del dispositivo de conversión representado en la figura 2; Figure 9 depicts the appearance of the currents flowing through the two capacitors of the first and second respective states, of the conversion device depicted in Figure 2;

--: la figura 10 representa el aspecto de la tensión normalizada de la salida del dispositivo de conversión representado en la figura 2; y Figure 10 represents the aspect of the normalized voltage of the output of the conversion device shown in Figure 2; Y

--: la figura 11 es un esquema eléctrico de un dispositivo de conversión con dos etapas y dos celdas por etapa, según otro modo de realización posible de la invención. Figure 11 is an electrical diagram of a conversion device with two stages and two cells per stage, according to another possible embodiment of the invention.

El dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica representado en la figura 1 comprende una fuente de tensión 2 continua que asegura una diferencia de potencial de valor E entre sus bornes y una fuente de corriente 4 que libera una corriente 11 continua o alternativa según la aplicación considerada. The reversible electrical energy conversion device shown in Figure 1 comprises a continuous voltage source 2 that ensures a potential difference of value E between its terminals and a current source 4 that releases a continuous or alternative current 11 according to the application considered .

Así, por ejemplo, cuando la fuente de corriente libera una corriente alternativa simétrica, el dispositivo de conversión corresponde con un ondulador de tensión o, teniendo en cuenta la reversibilidad, con un redireccionador de corriente. En el curso de la descripción, se colocará siempre en este caso particular. Thus, for example, when the current source releases a symmetrical alternative current, the conversion device corresponds to a voltage inverter or, taking into account reversibility, with a current redirector. In the course of the description, it will always be placed in this particular case.

La fuente de tensión está constituida por n fuentes de tensión secundarias 61,..., 6n conectadas en serie y que definen, The voltage source consists of n secondary voltage sources 61, ..., 6n connected in series and defining,

cada una entre sus bornes, n etapas 81,..., 8n, sucesivas. Una fuente secundaria cualquiera 61 está por ejemplo constituida de un condensador y mantiene una tensión parcial E/n entre sus bornes. En el curso, las etapas están numeradas en el orden creciente de los niveles de potencial a los cuales están conectados del lado de la fuente de tensión. each one between its terminals, n stages 81, ..., 8n, successive. Any secondary source 61 is for example constituted by a capacitor and maintains a partial voltage E / n between its terminals. In the course, the stages are numbered in the increasing order of the potential levels to which they are connected from the side of the voltage source.

Cada etapa 8i comprende p celdas de conmutación 10i1,..., 10ip. Cada celda de conmutación 10ik está constituida de dos interruptores de 12ik y 14ik mantenidos en los estados opuestos por un dispositivo de control 16ik de sus conmutaciones conectadas con la celda 10ik. Los dispositivos de control hacen parte de un conjunto de control que será detallado durante la descripción de la figura 2. Each stage 8i comprises p switching cells 10i1, ..., 10ip. Each switching cell 10ik is constituted of two 12ik and 14ik switches held in the opposite states by a control device 16ik of their switching connected to cell 10ik. The control devices are part of a control assembly that will be detailed during the description of Figure 2.

Las n etapas que definen así n+1 grupos de interruptores, estando conectado cada uno de los dichos grupos por un extremo a la fuente de corriente y por el otro extremo con uno de los n+1 niveles de potencial de la serie de fuentes secundarias de tensión 61, ..., 6n. Como sucede para las etapas, los grupos de interruptores están numerados en el orden creciente de los niveles de potencial a los cuales están conectados del lado de las fuentes secundarias de tensión. Así, el primer grupo se conecta con el borne de la fuente de tensión 2 de potencial el más bajo y el último grupo está conectado con el borne de la fuente de tensión 2 de potencial más elevado. The n stages thus defining n + 1 groups of switches, each of said groups being connected at one end to the current source and at the other end with one of the n + 1 potential levels of the series of secondary sources voltage 61, ..., 6n. As with the stages, the switch groups are numbered in the increasing order of the potential levels to which they are connected on the side of the secondary voltage sources. Thus, the first group is connected to the terminal of the lowest potential voltage source 2 and the last group is connected to the terminal of the highest potential voltage source 2.

El primer grupo de interruptores está constituido de los interruptores 121,1,..., 121, p, de las p celdas de conmutación del primer estado, conectados en serie. El (n+1) de la enésima etapa, conectadas en serie, el i-ésimo grupo de interruptores, con 1<i:n, está constituido de interruptores 12i.1,..., 12i,p, de las p celdas de conmutación de i-ésimo estado y los interruptores ,14i-1,1,..., 14i-1,p ,de las p celdas de conmutación del (i-1)-ésimo estado, conectados alternativamente en serie. The first group of switches consists of switches 121,1, ..., 121, p, of the switching cells of the first state, connected in series. The (n + 1) of the nth stage, connected in series, the i-th group of switches, with 1 <i: n, consists of switches 12i.1, ..., 12i, p, of the p cells i-th switching and the switches, 14i-1,1, ..., 14i-1, p, of the switching cells of the (i-1) -th state, alternately connected in series.

De este modo, trasversalmente a los n estados, p rangos 181,..., 18p, son definidos, cada rango 18k comprende n celdas de conmutación, es decir 101,k,...,10n,k. Thus, transverse to the n states, p ranges 181, ..., 18p, are defined, each range 18k comprises n switching cells, that is 101, k, ..., 10n, k.

Entre dos rangos sucesivos 18k 18k+1, n condensadores de rangos k, 201,k,..., 20n,k, están conectados en serie a razón de uno por estado. Así, a la i-ésima etapa, el condensador 20i,k está conectado de una parte al i-ésimo grupo de interruptores, de otra parte al(i+1)- ésimo grupo de interruptores. Además, cada condensador está adaptado para mantener entre sus bornes una tensión de carga, función creciente de su rango k y que representa una fracción de la tensión parcial de la fuente de tensión secundaria de la etapa a la cual pertenece. Por ejemplo, una repartición de estas Between two successive ranges 18k 18k + 1, n capacitors of ranges k, 201, k, ..., 20n, k, are connected in series at the rate of one per state. Thus, at the ith stage, the capacitor 20i, k is connected from one part to the ith group of switches, from another part to the (i + 1) - th group of switches. In addition, each capacitor is adapted to maintain a charge voltage between its terminals, increasing function of its range k and representing a fraction of the partial voltage of the secondary voltage source of the stage to which it belongs. For example, a distribution of these

tensiones de carga proporcional al rango de cada condensador 20i,k Ei,k= kE/pn garantiza a los bornes de los interruptores abiertos una diferencia de tensión inferior o igual a E/pn. Load voltages proportional to the range of each capacitor 20i, k Ei, k = kE / pn guarantee to the terminals of the open switches a voltage difference less than or equal to E / pn.

El dispositivo de conversión representado en la figura 2 es un caso particular del dispositivo descrito precedentemente, en un modo de realización de la dimensión adaptado para una utilización con una fuente de tensión continua y una fuente de corriente alternativa de frecuencia fi. Comprende II etapas 81 y 82 y dos rangos 181 y 182. The conversion device shown in Figure 2 is a particular case of the device described above, in an embodiment of the dimension adapted for use with a DC voltage source and an alternative current source of fi frequency. It comprises II stages 81 and 82 and two ranks 181 and 182.

E es la tensión de la fuente de tensión continua 2 que carga dos condensadores 61 y 62 cada una constituyendo una fuente de tensión secundaria para cada etapa, de tensión parcial E/2 entre dos rangos 181 y 182, dos condensadores 201,1 y 202,1 están conectados en serie como se describe precedentemente y están dimensionados para soportar una E is the voltage of the continuous voltage source 2 that charges two capacitors 61 and 62 each constituting a secondary voltage source for each stage, of partial voltage E / 2 between two ranges 181 and 182, two capacitors 201.1 and 202 , 1 are connected in series as described above and are sized to support a

tensión da carga en función de su rango (k = 1), de un valor de E1,1=E2,1=E/4. voltage gives load depending on its range (k = 1), of a value of E1,1 = E2,1 = E / 4.

El dispositivo comprende igualmente 4 celdas de conmutación 101,1, 101,2, 102,1, 102,2 controladas respectivamente por cuatro dispositivos de control 161,1, 161,2, 162,1, 162,2 .Estos cuatro dispositivos de control están sincronizados y generan signos de control lógico con una frecuencia F, adaptados para asegurar las conmutaciones con las etapas opuestas de los dos interruptores de cada celda. The device also comprises 4 switching cells 101.1, 101.2, 102.1, 102.2 respectively controlled by four control devices 161.1, 161.2, 162.1, 162.2. control are synchronized and generate logical control signs with a frequency F, adapted to ensure the commutations with the opposite stages of the two switches of each cell.

En el modo de realización descrito aquí, la frecuencia F es netamente superior a la frecuencia fi y se escoge para representar más precisamente un múltiplo de fi, por razones de simplicidad. In the embodiment described here, the frequency F is clearly higher than the frequency fi and is chosen to more accurately represent a multiple of fi, for simplicity reasons.

Cada dispositivo de control comprende por ejemplo un comparador cuyo estado lógico a la salida es el resultado de la comparación de las dos señales, de las cuales una es proveniente de un módulo de sincronización 22 y de las cuales el otro es proveniente de un generador de pilotaje 24. Each control device comprises, for example, a comparator whose logical state at the output is the result of the comparison of the two signals, of which one is from a synchronization module 22 and from which the other is from a generator pilot 24.

El dispositivo de control 16i,k provisto por lo tanto a la salida de una señal de control sci,k cuyo valor determina el estado de la celda de conmutación 10i,k. Así, por ejemplo, cuando la señal de control sci,k vale 1, el interruptor 12i,k de la celda de conmutación 10i,k se bloquea y el interruptor 14i,k de esta misma celda pasa. Inversamente, cuando la señal de control es sci,k vale 0, el interruptor 12i,k de la celda de conmutación 10i,k pasa y el interruptor 14i,k de esta misma celda se bloquea. No se describirá más adelante el control simultáneo de los dos interruptores de una misma celda con dos estados opuesto, considerándose como conocido por el experto en la técnica. The control device 16i, k therefore provided at the output of a control signal sci, k whose value determines the state of the switching cell 10i, k. Thus, for example, when the control signal sci, k is worth 1, the switch 12i, k of the switching cell 10i, k is locked and the switch 14i, k of this same cell passes. Conversely, when the control signal is sci, k is 0, switch 12i, k of switching cell 10i, k passes and switch 14i, k of this same cell is blocked. The simultaneous control of the two switches of the same cell with two opposite states will not be described later, being considered as known to the person skilled in the art.

El módulo de sincronización 22 comprende medios de generación 26 de señales triangulares alternativas simétricas de The synchronization module 22 comprises generating means 26 of symmetrical alternative triangular signals of

frecuencia f así como un circuito de retardo 28, que genera dos señales sd1 y sd2 desplazadas de una desviación temporal igual a 1/2F y que alimentan respectivamente el dispositivo 161,1, 16,2,1 de control del primer rango, y 161,2 , 162,2 del segundo rango. frequency f as well as a delay circuit 28, which generates two signals sd1 and sd2 displaced by a time deviation equal to 1 / 2F and that respectively feed the control device 161.1, 16.2.1 of the first range, and 161 , 2, 162.2 of the second rank.

El generador de pilotaje 24 genera en cuanto a sí una señal de referencia sr alternativa simétrica de frecuencia fi idéntica a la frecuencia de la fuente de corriente 4. The pilot generator 24 generates a symmetrical alternative sr reference signal with a fi frequency identical to the frequency of the current source 4.

Esta señal de referencia se trata a la salida del generador de pilotaje 24 por dos módulos de tratamiento respectivos 30 y 32 de la primera y segunda etapa, para suministrar respectivamente a la salida dos señales secundarias de referencia sr1 y sr2. Estas dos señales sr1 y sr2 alimentan respectivamente los dispositivos de control 161,1 ,161,2 de la primera etapa y 162,1,162,2 de la segunda etapa. This reference signal is treated at the output of the pilot generator 24 by two respective treatment modules 30 and 32 of the first and second stage, to respectively deliver to the output two secondary reference signals sr1 and sr2. These two signals sr1 and sr2 respectively feed the control devices 161.1, 161.2 of the first stage and 162.1,162.2 of the second stage.

Para el buen funcionamiento del dispositivo de conversión, las señales sr1 y sr2 verifican las dos relaciones siguientes: For the proper functioning of the conversion device, the sr1 and sr2 signals verify the following two relationships:

Sr1 + sr2 = 2sr sr1 � sr2

Los dos módulos de tratamiento 30 y 32 que permiten suministrar tales señales a partir de la señal de referencia sr, se consideran como clásicos y por lo tanto no serán detallados a continuación. The two treatment modules 30 and 32 which allow such signals to be supplied from the reference signal sr, are considered as classics and therefore will not be detailed below.

Como se representa en la figura 3 los interruptores de los convertidores son todos del mismo tipo, es decir bidireccionales en corriente y unidireccionales en tensión y están constituidos por transistores IGBT asociados cada uno con un diodo antiparalelo. Cada uno de estos transistores IGBT puede ser remplazado según las aplicaciones por un transistor bipolar Darlington, MOST, GTO, etc. As shown in Figure 3, the converters' switches are all of the same type, that is, bidirectional in current and unidirectional in voltage and are constituted by IGBT transistors each associated with an antiparallel diode. Each of these IGBT transistors can be replaced according to the applications by a bipolar transistor Darlington, MOST, GTO, etc.

En este modo de realización, se resalta que los cuatro interruptores del primer y segundo grupos son susceptibles de soportar una tensión el doble de la soportada por los cuatro interruptores del segundo grupo. Esto expone un problema de dimensionamiento heterogéneo de los interruptores del dispositivo de conversión. Para resolver este problema, es preferible reemplazar cada uno de los cuatro interruptores del primer y segundo grupos por dos interruptores idénticos montados en serie y posicionados en el mismo estado en cada instante, lo que no modifica en nada el funcionamiento del dispositivo. In this embodiment, it is emphasized that the four switches of the first and second groups are capable of withstanding a voltage twice that supported by the four switches of the second group. This exposes a problem of heterogeneous sizing of the switches of the conversion device. To solve this problem, it is preferable to replace each of the four switches of the first and second groups with two identical switches mounted in series and positioned in the same state at each moment, which does not change the operation of the device at all.

La figura 4 representa el aspecto de la señal de referencia sr y las señales secundarias de referencias sr1 y sr2, en el modo de realización escogido, es decir para una fuente de tensión continua y una fuente de corriente alternativa de frecuencia fi. Figure 4 represents the appearance of the reference signal sr and the secondary reference signals sr1 and sr2, in the chosen embodiment, that is to say for a direct voltage source and an alternative current source of fi frequency.

La señal sr está aquí representada sin unidades, como la suma de una señal continua de valor 0,5 y de una señal sinusoidal de amplitud sensiblemente inferior a 0,5 y de frecuencia fi normalizada con 1. La señal sr1 es entonces The signal sr is here represented without units, such as the sum of a continuous signal of value 0.5 and of a sinusoidal signal of amplitude substantially less than 0.5 and of a normalized frequency with 1. The signal sr1 is then

definida por la relación siguiente: defined by the following relationship:

La señal sr2 es en cuanto a sí definida por la relación The sr2 signal is as defined by the relation

Se verifica fácilmente que así, en cualquier instante, se verifican las dos condiciones sr+ sr2 = 2sr y sr1 � sr2. It is easily verified that thus, at any moment, the two conditions sr + sr2 = 2sr and sr1 � sr2 are verified.

La figura 5 representa de una parte el aspecto de las dos señales sr1 y sd1 provistas en la entrada del dispositivo de control 161,1 y de otra parte por el aspecto de la señal de control sc1,1 provista a la salida del mismos dispositivo de control 161,1 en función de las señales provistas en la entrada. Figure 5 represents on one hand the aspect of the two signals sr1 and sd1 provided at the input of the control device 161.1 and on the other hand by the appearance of the control signal sc1.1 provided at the output of the same device. 161.1 control based on the signals provided at the input.

La señal sd1 es una señal triangular de amplitud variante entre 0 y 1 y de frecuencia F que vale aquí 20 fi. La señal sc1,1 que resulta es una señal en almena, de valor nulo cuando se verifica la relación sd1 > sr1 y de valor unitario cuando se verifica la relación sd1< sr1. The signal sd1 is a triangular signal of varying amplitude between 0 and 1 and of frequency F that is valid here 20 fi. The resulting sc1,1 signal is a beacon signal, of null value when the relation sd1> sr1 is verified and of unit value when the relation sd1 <sr1 is verified.

La figura 6 representa de una parte el aspecto de las dos señales sr1 y sd2 provistas en la entrada del dispositivo de control 161,2 y de otra parte el aspecto de la señal de control sc1, 2 provista a la salida del mismo dispositivo de control 161, 2, en función de las señales provistas a la entrada. Figure 6 represents on one hand the aspect of the two signals sr1 and sd2 provided at the input of the control device 161.2 and on the other hand the appearance of the control signal sc1, 2 provided at the output of the same control device 161, 2, depending on the signals provided at the input.

La señal sd2 es una señal triangular de amplitud que varía entre 0 y 1 y de frecuencia F, desplazada de una desviación temporal igual a 1/2F con respecto a la señal sd1. La señal sc1, 2 es entonces una señal en almena, de valor nulo cuando se verifica la relación sd2 > sr1 y de valor unitario cuando se verifica la relación sd2 < sr1. The signal sd2 is a triangular signal of amplitude that varies between 0 and 1 and of frequency F, displaced by a temporal deviation equal to 1 / 2F with respect to the signal sd1. The signal sc1, 2 is then a beacon signal, of null value when the relation sd2> sr1 is verified and of unit value when the relation sd2 <sr1 is verified.

La figura 7 representa de una parte el aspecto de las dos señales sr2 y sd1 provistas en la entrada del dispositivo de control 162,1 y de otra parte por el aspecto de la señal de control sc2,1 provista a la salida del mismo dispositivo de control 162,1, en función de las señales provistas a la entrada. Figure 7 depicts on one hand the appearance of the two signals sr2 and sd1 provided at the input of the control device 162.1 and on the other hand by the appearance of the control signal sc2.1 provided at the output of the same device. control 162.1, depending on the signals provided at the input.

La señal sc1, 1 es entonces una señal en almena, de valor nulo cuando se verifica la relación sd1> sr2 y de valor unitario cuando se verifica la relación sd1 < sr2. The signal sc1, 1 is then a beacon signal, of null value when the relation sd1> sr2 is verified and of unit value when the relation sd1 <sr2 is verified.

La figura 8 representa de una parte el aspecto de las dos señales sr2 y sd2 provistas en la entrada del dispositivo de control 162,2 y de otra parte el aspecto de la señal de control sc2, 2 provista a la salida del mismo dispositivo de control 162,2, en función de las señales provistas de control 162,2, en función de las señales provistas a la entrada. Figure 8 depicts on one hand the aspect of the two signals sr2 and sd2 provided at the input of the control device 162.2 and on the other hand the appearance of the control signal sc2, 2 provided at the output of the same control device 162.2, depending on the signals provided with control 162.2, depending on the signals provided at the input.

La señal sc2, 2 es entonces una señal en almena, de valor nulo cuando se verifica la relación sd2 < sr2. The sc2, 2 signal is then a beacon signal, of null value when the relation sd2 <sr2 is verified.

La figura 9 presenta el aspecto de las corrientes i1, 1 y i2,1 que atraviesan respectivamente los dos condensadores 201,1 y 202,1. Figure 9 shows the appearance of the currents i1, 1 and i2.1 that respectively pass through the two capacitors 201.1 and 202.1.

El valor de estas corrientes está directamente ligado con la sincronización de los dispositivos de control tal como se describe precedentemente, y es controlado así para presentar un valor medio nulo en un periodo 1/F de manera que asegure una tensión media constante de E/4 con los bornes de los condensadores 201,1 y 202,1. The value of these currents is directly linked to the synchronization of the control devices as described above, and is thus controlled to present a null average value in a 1 / F period so as to ensure a constant average voltage of E / 4. with capacitor terminals 201.1 and 202.1.

La figura 10 presenta el aspecto de la tensión normalizada de salida Vs del dispositivo de conversión. Ésta se mide entre el nivel de potencial al más bajo de la fuente de tensión 2 y el borne de la fuente de corriente 4 conectada con el dispositivo de conversión de energía. Figure 10 shows the aspect of the normalized output voltage Vs of the conversion device. This is measured between the potential level at the lowest of the voltage source 2 and the terminal of the current source 4 connected to the energy conversion device.

La tensión de salida posee una ondulación de frecuencia 2F y de amplitud E/4: estas dos condiciones facilitan la filtración de esta tensión. The output voltage has a ripple of frequency 2F and amplitude E / 4: these two conditions facilitate the filtration of this voltage.

Un dispositivo de conversión de energía con dos rangos y dos estados según otro modo de realización posible de la invención se representa en la figura 11. An energy conversion device with two ranges and two states according to another possible embodiment of the invention is shown in Figure 11.

Los interruptores del primer y tercer grupo comprenden cada uno dos componentes que forman interruptores. Por el contrario, el grupo intermedio de los interruptores no aparece más que en el segundo rango. En el primer rango 181, un primer diodo 34 se conecta, de una parte con un punto situado entre los dos componentes 38 y 40 del primer grupo y del primer rango, y de otra parte con un punto situado entre los dos condensadores 201,1 y 202,1. The switches of the first and third group each comprise two components that form switches. On the contrary, the intermediate group of the switches only appears in the second range. In the first range 181, a first diode 34 is connected, of one part with a point located between the two components 38 and 40 of the first group and of the first range, and of another part with a point located between the two capacitors 201.1 and 202.1.

Igualmente, se conecta un segundo diodo 36, de una parte con el punto situado entre los dos condensadores 201,1 y 202,1 y de otra parte con un punto situado entre los dos componentes 42 y 44 del tercer grupo y del primer rango. Likewise, a second diode 36 is connected, on one side with the point between the two capacitors 201.1 and 202.1 and on the other hand with a point between the two components 42 and 44 of the third group and the first range.

Este modo de realización comprende un conjunto de control sensiblemente diferente del conjunto de control descrito precedentemente, y porque se relaciona con el control del primer rango 181. Pero este nuevo conjunto de control puede ser deducido de manera clásica del descrito precedentemente en la figura 2 con la ayuda de una simple combinación de los dispositivos de control 161,1 y 162,1 de las celdas de conmutación del primer rango 181. This embodiment comprises a control set substantially different from the control set described above, and because it relates to the control of the first range 181. But this new control set can be deduced in a classical manner from the one described above in Figure 2 with the aid of a simple combination of the control devices 161.1 and 162.1 of the switching cells of the first range 181.

Para el buen funcionamiento del dispositivo, el componente 38 situado en el primer grupo entre el condensador 201,1 y el diodo 34, recibe en la entrada una señal de control igual a sc1,1, complemento a una de las señales sc1,1 en donde sc1,1 es la señal representada en la figura 5. For the proper functioning of the device, component 38 located in the first group between capacitor 201.1 and diode 34, receives at the input a control signal equal to sc1.1, complementing one of the sc1.1 signals in where sc1,1 is the signal represented in figure 5.

El componente 40 situado en el primer grupo, entre el diodo 34 y la fuente de corriente 4 recibe en la entrada una señal de control igual a (sc1,1+sc2,1) en donde sc2,1 es la señal representada en la figura 7 y en donde el símbolo "+" representa la operación lógica "o". The component 40 located in the first group, between the diode 34 and the current source 4 receives at the input a control signal equal to (sc1,1 + sc2,1) where sc2,1 is the signal represented in the figure 7 and where the symbol "+" represents the logical operation "or".

El componente 42, situado en el tercer grupo, entre el condensador 202,1 y el diodo 36 recibe en la entrada una señal de control igual a sc2,1. Component 42, located in the third group, between capacitor 202.1 and diode 36 receives a control signal equal to sc2.1 at the input.

El componente 44, situado en el tercer grupo, entre el diodo 36 y la fuente de corriente 4, recibe en la entrada una señal de control igual a (sc1,1+ sc2,1). The component 44, located in the third group, between the diode 36 and the current source 4, receives at the input a control signal equal to (sc1,1 + sc2,1).

De este modo, hay equivalencia entre este dispositivo de conversión y el representado en la figura 3, siendo idéntico su funcionamiento para todas las configuraciones posibles de las señales de control sc1,1 y sc2,1 del primer rango 181. In this way, there is equivalence between this conversion device and the one shown in Figure 3, its operation being identical for all possible configurations of the sc1.1 and sc2.1 control signals of the first range 181.

En efecto, para el dispositivo de conversión representado en la figura 3, cuando sc1,1 =0 y sc2,1 =0, el interruptor 121,1 pasa, el interruptor 141,1 se bloquea, el interruptor 122,1 pasa y el interruptor 142,1 se bloquea. Así, en el primer rango 181 la corriente circula a través del primer grupo de interruptores, que une directamente la fuente de corriente 4 con el borne de potencial inferior del condensador 201,1. Indeed, for the conversion device depicted in Figure 3, when sc1.1 = 0 and sc2.1 = 0, switch 121.1 passes, switch 141.1 is locked, switch 122.1 passes and the Switch 142.1 is locked. Thus, in the first range 181 the current circulates through the first group of switches, which directly links the current source 4 with the lower potential terminal of the capacitor 201.1.

Para el dispositivo de conversión representado en la figuro 11, cuando sc1,1=0 y sc2,1=0, sc1,1=1 cuyo interruptor 18 pasa, sc1,1+ sc2,1=1 cuyo interruptor 40 pasa, sc2,1=0 cuyo interruptor 42 se bloquea y sc1,1+sc2,1=0 cuyo interruptor 44 se bloquea. Así, igualmente que en el caso precedente, el borne del nivel de potencial inferior del condensador 201,1 se conecta directamente a la fuente de corriente 44 y la corriente circula entre estos dos bornes. For the conversion device shown in Fig. 11, when sc1,1 = 0 and sc2,1 = 0, sc1,1 = 1 whose switch 18 passes, sc1,1 + sc2,1 = 1 whose switch 40 passes, sc2, 1 = 0 whose switch 42 is blocked and sc1,1 + sc2,1 = 0 whose switch 44 is blocked. Thus, likewise in the previous case, the terminal of the lower potential level of the capacitor 201.1 is connected directly to the current source 44 and the current flows between these two terminals.

Se resalta que la corriente efectúa el mismo trayecto a través de los dos dispositivos de conversión de energía representados en las figuras 3 y 11, cuando sc1,1=1 y sc2,1=1. It is emphasized that the current makes the same path through the two energy conversion devices shown in Figures 3 and 11, when sc1,1 = 1 and sc2,1 = 1.

Se resalta también que la configuración sc1,1=0 y sc2,1=1 es una configuración imposible puesto que coloca los dos condensadores 201,1 y 202,1 de los dispositivos de conversión de energía de las figuras 3 y 11 en corto circuito. It is also noted that the configuration sc1,1 = 0 and sc2,1 = 1 is an impossible configuration since it places the two capacitors 201.1 and 202.1 of the energy conversion devices of Figures 3 and 11 in short circuit .

Finalmente, para el dispositivo de conversión de energía representado en la figura 3, cuando sc1,1=1 y sc2,1=0, el interruptor 121,1 se bloquea, el interruptor 141,1 pasa. El interruptor 122,1 pasa y el interruptor 142,1 se bloquea. Así, la corriente circula a través del segundo grupo en el primer rango 181, conectando directamente el punto situado entre los dos condensadores 201,1 y 202,1 y la fuente de corriente 4. Finally, for the energy conversion device shown in Figure 3, when sc1.1 = 1 and sc2.1 = 0, switch 121.1 is locked, switch 141.1 passes. Switch 122.1 passes and switch 142.1 locks. Thus, the current circulates through the second group in the first range 181, directly connecting the point between the two capacitors 201.1 and 202.1 and the current source 4.

Para el dispositivo de conversión representado en la figura 11, cuando sc1,1= 1 y sc2,1= 0, sc1,1= 0 cuyo interruptor 38 se bloquea, sc1,1+sc2,1= 1 cuyo interruptor 40 pasa, sc1,1+sc2,1= 1 cuyo interruptor 44 pasa y sc2,1= 0 cuyo interruptor 42 se bloquea. Así, como precedentemente, en el primer rango 18, la corriente circula entre el punto situado entre los dos condensadores 201,1 y 202,1 y la fuente de corriente 4. Por el contrario, su trayecto es ligeramente diferente del trayecto seguido por la corriente en el dispositivo representado en la figura 3, puesto que pasa a través del diodo 36 y el interruptor 44 cuando circula desde el punto situado entre los dos condensadores 201,1 y 202,1 hacia la fuente de corriente 4 y a través del interruptor cerrado 40 y el diodo 34, cuando circula de la fuente de corriente 4 hacia el punto situado entre los dos condensadores 201,1 y 202,1. For the conversion device shown in Figure 11, when sc1,1 = 1 and sc2,1 = 0, sc1,1 = 0 whose switch 38 is blocked, sc1,1 + sc2,1 = 1 whose switch 40 passes, sc1 , 1 + sc2,1 = 1 whose switch 44 passes and sc2,1 = 0 whose switch 42 is locked. Thus, as before, in the first range 18, the current circulates between the point between the two capacitors 201.1 and 202.1 and the current source 4. On the contrary, its path is slightly different from the path followed by the current in the device shown in Figure 3, since it passes through diode 36 and switch 44 when it circulates from the point between the two capacitors 201.1 and 202.1 to the current source 4 and through the closed switch 40 and diode 34, when it flows from the current source 4 to the point between the two capacitors 201.1 and 202.1.

Esta última configuración muestra que la analogía entre los dos dispositivos no es posible más que porque no es diferente más que por su primer rango 18, para el cual no existe condensador entre el interruptor 142,1 (o el interruptor 121,1) y la fuente de corriente. This last configuration shows that the analogy between the two devices is only possible because it is no different than its first range 18, for which there is no capacitor between switch 142.1 (or switch 121.1) and the current source.

Así, este modo de realización permite reducir más el volumen y sobre todo el costo del dispositivo de conversión, pero la mejora no puede ser aportada más que para el primer rango 181. Thus, this embodiment allows to reduce the volume and, above all, the cost of the conversion device, but the improvement can only be provided for the first rank 181.

Aparece claramente que un dispositivo de conversión de energía eléctrica según la invención comprende la ventaja de presentar una obstrucción menos importante que los dispositivos multiceldas clásicos lo que extiende sus campos de 5 utilización hacia niveles de tensión incluso más elevados. It clearly appears that an electric energy conversion device according to the invention comprises the advantage of presenting a less important obstruction than the classic multi-cell devices which extends their fields of use towards even higher voltage levels.

En efecto, un dispositivo clásico con N=np celdas, necesita np-1 condensadores antes de ser dimensionados para soportar hasta (np-1) E/np. Al contrario, un dispositivo según la invención con N=np celdas (n etapas, p rangos) necesita n (p-1) = np-n condensadores dimensionados para soportar una tensión que no puede sobrepasar (p-1)E/np, lo que es netamente inferior a la carga evocada en el caso precedente. Indeed, a classic device with N = np cells, needs np-1 capacitors before being sized to support up to (np-1) E / np. On the contrary, a device according to the invention with N = np cells (n stages, p ranges) needs n (p-1) = np-n capacitors sized to withstand a voltage that cannot exceed (p-1) E / np, which is clearly inferior to the load evoked in the previous case.

10 Por consiguiente, un dispositivo según la invención es de volumen y por lo tanto de precio inferior a un dispositivo clásico, con comportamiento equivalente. 10 Accordingly, a device according to the invention is of volume and therefore of lower price than a classic device, with equivalent behavior.

Se notará que la invención no está limitada al modo de realización descrito. It will be noted that the invention is not limited to the described embodiment.

Así, alternativamente los interruptores de los grupos intermedios de índice i, con 1 < i : n no están necesariamente conectados en serie alternada como se describe en el modo de realización escogido. Los interruptores 12i-k y 14i-1k del iThus, alternatively the switches of the intermediate groups of index i, with 1 <i: n are not necessarily connected in alternating series as described in the chosen embodiment. The 12i-k and 14i-1k switches of the i

15 ésimo grupo intermediario y del k-ésimo rango pueden ser conectados en paralelo. En este caso los interruptores considerados deben ser bidireccionales en tensión y unidireccionales en corriente. 15 th intermediate group and the k th range can be connected in parallel. In this case, the switches considered must be bidirectional in voltage and unidirectional in current.

Como variante igualmente, la frecuencia F no es un múltiplo de fi y puede ser escogida incluso sensiblemente igual a fi para algunas aplicaciones. As a variant, the frequency F is not a multiple of fi and can even be chosen to be substantially equal to fi for some applications.

Claims

1.one.: Dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica entre una fuente de tensión (2) continua y una fuente de corriente (4), que comprende de una parte celdas de conmutación(10ik), que comprenden cada una dos interruptores (12i,k,14i,k) estando cada una por sí misma constituida de al menos un componente que forma interruptor, de otra parte de condensadores (20i,k) asociados a las celdas (10i,k) de conmutación y adaptados para mantener entre los bornes homólogos de los dos interruptores de cada celda una tensión de carga igual a una fracción de la tensión de la fuente de tensión (2), decreciente en función de su rango a partir de la fuente de tensión (2) y los bornes homólogos de los interruptores situados en el extremo del dispositivo próximo de la fuente de corriente (4) siendo cortocircuitables, además de dispositivos de control (16i,k) conectados cada uno con una celda de conmutación (10i,k) y adaptados para controlar las conmutaciones de los dos interruptores (12i,k,14i,k) de la celda asegurando estados opuestos, así como medios de pilotaje (22, 24, 30, 32) de los dispositivos de control adaptados para el suministro de una señal de referencia adaptada con la conversión deseada, caracterizado porque comprende al menos dos etapas (8i) montadas en paralelo que comprende cada una al menos dos celdas (10i,1, ... 10i,p) y al menos un condensador (20i, 1, ... 20i, p-1),definiendo los dichos estados dos grupos extremos de interruptores (121, 1, ... 121, p 14n, 1, ... 14n, p) y al menos un grupo intermedio de interruptores común a dos estados sucesivos, comprendiendo los dos grupos extremos cada uno dos interruptores, conectados en serie, de cada celda que corresponde respectivamente a la primera y a la segunda etapa, comprendiendo el grupo intermedio pares interruptores (12i,k,14i-1k), conectados en serie, de celdas que pertenecen a dos etapas cercanas y porque los condensadores (201, k, ..., 20n, k) del mismo rango (18k) están conectados transversalmente en serie entre los dos grupos extremos. Reversible device for converting electrical energy between a source of continuous voltage (2) and a source of current (4), comprising part switching cells (10ik), each comprising two switches (12i, k, 14i, k) each being itself constituted of at least one component that forms a switch, of another part of capacitors (20i, k) associated to the switching cells (10i, k) and adapted to maintain between the homologous terminals of the two switches of each cell a load voltage equal to a fraction of the voltage of the voltage source (2), decreasing depending on its range from the voltage source (2) and the homologous terminals of the switches located in the end of the device near the current source (4) being short-circuitable, in addition to control devices (16i, k) each connected to a switching cell (10i, k) and adapted to control the switching of the two switches (12i, k, 14i, k) of the cell ensuring opposite states, as well as piloting means (22, 24, 30, 32) of the control devices adapted for the supply of a reference signal adapted with the desired conversion, characterized in that it comprises at least two stages (8i) mounted in parallel comprising each at least two cells (10i, 1, ... 10i, p) and at least one capacitor (20i, 1, ... 20i, p- 1), said states defining two extreme groups of switches (121, 1, ... 121, p 14n, 1, ... 14n, p) and at least one intermediate group of switches common to two successive states, comprising the two end groups each two switches, connected in series, of each cell corresponding respectively to the first and second stage, the intermediate group comprising pairs of switches (12i, k, 14i-1k), connected in series, of cells belonging to two nearby stages and because the capacitors (201, k, ..., 20n, k) of the same range (18k) are connected via nsversually in series between the two extreme groups.

2.2.: Dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica según la reivindicación 1, caracterizado porque el grupo intermedio comprende interruptores (12i, k, 14i, k), conectados en serie, de celdas que pertenecen alternativamente a dos etapas cercanas, siendo unidireccionales los dichos interruptores en tensión y bidireccionales en corriente. Reversible electric energy conversion device according to claim 1, characterized in that the intermediate group comprises switches (12i, k, 14i, k), connected in series, of cells belonging alternatively to two nearby stages, said voltage switches being unidirectional and bidirectional in current.

3.3.: Dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica según la reivindicación 1, caracterizado porque los dos interruptores (12i, k, 14i, k), de cada uno de los dichos pares están conectados en paralelo y porque son bidireccionales en tensión y unidireccionales en corriente. Reversible electric energy conversion device according to claim 1, characterized in that the two switches (12i, k, 14i, k) of each of said pairs are connected in parallel and because they are bidirectional in voltage and unidirectional in current.

4.Four.: Dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los componentes que forman interruptores (12i, k, 14i, k), son todos idénticos y porque cada interruptor está constituido de componentes conectados en serie cuyo número está en función de la tensión máxima aplicable entre sus bornes. Reversible electric energy conversion device according to claims 1 to 3, characterized in that the components that form switches (12i, k, 14i, k), are all identical and because each switch is constituted of components connected in series whose number is in function of the maximum applicable voltage between its terminals.

5.5.: Dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los medios de pilotaje (22, 24, 30,32) comprenden medios de tratamiento (30, 32) de la señal de referencia para liberar a la salida una pluralidad de señales secundarias de referencia y medios de transmisión de cada señal secundaria de referencia a todos los dispositivos de control de la celda de conmutación de una misma etapa. Reversible electric energy conversion device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pilot means (22, 24, 30,32) comprise means of processing (30, 32) of the reference signal to release the output a plurality of secondary reference signals and transmission means of each secondary reference signal to all control devices of the same stage switching cell.

6.6.: Dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica según la reivindicación 5, caracterizado porque los medios de tratamiento (30, 32) están adaptados para liberar una pluralidad de señales secundarias de referencia cuya suma a los valores en cada instante es proporcional con el valor de la señal de referencia, estando cada señal secundaria referencia de una etapa situada del lado de la fuente de tensión (2) entre dos niveles de potencial dados estando en cada instante de valor superior con el valor de una señal secundaria de referencia de una etapa situada, del lado de la fuente de tensión (2) entre dos niveles de potencial superiores. Reversible electric energy conversion device according to claim 5, characterized in that the treatment means (30, 32) are adapted to release a plurality of secondary reference signals whose sum to the values at each moment is proportional to the signal value of reference, each secondary signal being reference of a stage located on the side of the voltage source (2) between two potential levels given being at each instant of higher value with the value of a secondary reference signal of a stage located, of the side of the voltage source (2) between two higher potential levels.

7.7.: Dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende dos etapas (81, 82). Reversible electric energy conversion device according to one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises two stages (81, 82).

8.8.: Dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica según la reivindicación 7, caracterizado porque la parte del dispositivo situada entre los dos condensadores (201, 1, 202, 1) los más próximos de la fuente de corriente (4) y la fuente de corriente (4) comprende dos componentes que forman interruptores (38, 40, 42, 44) conectados en serie en cada uno del primero y último grupos y dos diodos (34, 36) conectados, de una parte, en un punto situado entre los dichos dos condensadores y, de otra parte, en un punto situado entre los dichos dos componente del primero y último grupos respectivamente. Reversible electric energy conversion device according to claim 7, characterized in that the part of the device located between the two capacitors (201, 1, 202, 1) closest to the current source (4) and the current source (4 ) comprises two components that form switches (38, 40, 42, 44) connected in series in each of the first and last groups and two diodes (34, 36) connected, of one part, at a point between said two capacitors and, on the other hand, at a point located between said two components of the first and last groups respectively.

9.9.: Dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque cada etapa (81, 82) comprende dos celdas de conmutación. Reversible electric energy conversion device according to claim 7 or 8, characterized in that each stage (81, 82) comprises two switching cells.

10.10.: Dispositivo de conversión reversible de energía eléctrica según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque cada etapa (81, 82) comprende tres celdas de conmutación. Reversible electric energy conversion device according to claim 7 or 8, characterized in that each stage (81, 82) comprises three switching cells.